新型三相零序谐波串联电抗器制造技术

新型三相零序谐波串联电抗器，它是在分析危害最严重的谐波——零序谐波特别是三次谐波在用户配电变压器铁芯中的磁通分布，得出三相零序磁通无法在铁芯中形成回路，只能发散于空气中，造成零序磁阻很大，零序磁通、零序阻抗很小，使变压器线圈对零序谐波来说是空心线圈，造成零序谐波被短路产生热损耗的原因后。总结出一套滤除某类序谐波电压新方法：要使三相铁芯线圈上正序(基波为正序)、负序、零序中某相序谐波电压为零，只需使某类序谐波电流产生的三相合成磁通为零即可。据此发明专利技术了三相共铁芯零序谐波串联电抗器，它是一种对零序谐波电流具有很大阻抗，同时对基波电流具有零阻抗的新型电抗器，其作用是限制零序谐波短路电流，实现谐波节能。

【技术实现步骤摘要】
一、所属
本专利技术涉及一种适合电力系统使用的零序谐波串联电抗器，它是一种对零序谐波电流具有很大阻抗，而同时对基波电流具有零阻抗的新型电抗器，其作用是限制零序谐波短路电流，实现谐波节能。它不用LC谐振回路就能实现零序谐波与基波的分离，理论上能实现基波零损耗和零压降，属电力节能和谐波治理
二、
技术介绍
电力系统中的谐波来自电气负载，影响电网电压波形质量的主要矛盾是非线性用电设备，也就是说非线性用电设备是主要的谐波源，当电力系统向非线性设备供电时，这些设备在吸收基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送大量的高次谐波，谐波源产生的谐波，与其非线性特性有关。当前，电力系统的谐波源，按其非线性特性主要分几大类：a.各种铁心设备，如电动机、变压器、电抗器等，其铁磁饱和特性呈现非线性，电流为非正弦波形。b.各种交直流换流装置(整流器、逆变器、变频调速器)以及晶闸管可控开关设备等，在化工、冶金、矿山等大量工矿企业广泛使用；c.各种电焊机，其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性，导致电流不规则地波动。其非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。d.日常生活设备：如日光灯、节能灯、电磁炉、微波炉、彩色电视机、电脑、办公自动化设备、变频空调、电子整流充电器等。在理想的交流电力系统中，电流和电压都是纯粹的正弦波。谐波的产生，是负载电流的非线性所引起(电流非正弦形)。非正弦电流中包含有各种不同的谐波成分，这些谐波电流通过负载内阻时，就会在负载内阻上产生各种不同的谐波电压降，而内阻谐波电压是与电源电压串联的，从而引起电源电压的畸变。由于谐波电压源自负载，谐波功率的流向就是从负载反流到用户配电变压器，与基波功率的流向相反。根据数学中的傅立叶级数分析，非正弦波的周期量可分解成基波分量和具有基波频率整数倍的谐波分量。各次谐波的相序是不相同的，分正序、负序和零序三类，三相平衡系统中的各次谐波相序如下表所示：次数123456789101112131415...相序+-0+-0+-0+-0+-0...在电力系统中，根据运行实践，上述各次谐波的热损耗以零序谐波特别是三次谐波所占成分最大，且对电气设备的危害最为严重。根据频谱仪实际测量，三次谐波电压一般在35V以下，为何区区小电压会产生严重热损耗？其原因根据我们首创的理论分析，是三相同相位的零序谐波磁通在配电变压器的三铁芯中具有相同的方向，在铁轭上互相对顶(见附图1：配电变压器零序谐波磁通对顶图)，零序谐波磁通不能在三相铁芯中形成环路所至。根据谐波专著《电力系统谐波——基本原理、分析方法和滤波器设计》的结论：谐波本身具有独立性，可以对基波、谐波分开进行单独研究计算与处理应用。所以图1中符号只考虑零序分量，不考虑基波分量。U0a-c为零序谐波电压，I0a-c为零序谐波电流，为零序谐波磁通。由于零序谐波三相电量同相位，所以三相零序磁通也同一个方向，图1中每一相线圈产生的零序磁通分为两路，与另两相线圈产生的零序磁通在铁轭处对顶，不能通过铁轭形成回路，只能发散到变压器拉杆、外壳和空气形成回路，造成零序磁阻很大(空气磁阻是铁芯的10000倍)。(见附图2：配电变压器零序谐波磁通发散图)，由于磁通量＝磁势/磁阻，所以变压器三相低压线圈在铁芯中产生的零序磁通量很小，对应的线圈电感也很小，造成零序阻抗缺少感抗分量，只有电阻分量，而电阻分量是很小的。用比较通俗的说法就是：对于配电变压器三相低压线圈来说，在零序谐波面前，它相当于一个几乎没有电感量的空心线圈。而线圈电阻很小，基本为零，加上配电变压器三相线圈是星形接法，它有一个公共中性点N(见附图1)，从而形成三相零序谐波被短路现象，虽然零序谐波电压比较小，但短路电流还是相当大的。这个零序谐波短路电流通过变压器低压线圈、负载内阻、外线路形成回路，零序短路电流通过之处都会产生很大的电阻性热损耗。特别严重的是，各相中的零序谐波特别是三次谐波因其相位相同，不仅不能抵消，反而会相互叠加后以3倍于相线的谐波电流通过中性线，使中性线总电流大大超过其安全电流值造成过负荷，这种状态下就有可能造成中性线过热进而引发火灾。零序谐波特别是三次谐波在发热时需要消耗大量有功功率，这个有功功率的来源只能是电源基波。配电变压器的三铁芯结构造成零序谐波被短路，消耗了大量电能，是坏事，这是本专利技术要着重解决的问题。但另一方面也是好事，如果零序谐波不被配电变压器线圈短路，则大量零序谐波特别是三次谐波将被上传至上一级电网，造成上一级电网更大范围污染(根据他人实测资料，上一级6-10KV电网三次谐波很小，这就是零序谐波不能上传的证明)。为了减少零序谐波特别是三次谐波的电阻性热损耗，传统的方法就是在三相主电路中接入普通串联电抗器，增加回路的阻抗，使零序谐波短路电流减少，从而降低热损耗。但这种传统串联电抗器对基波有害：一是有基波电压降，降低了负载电压，影响了电能质量，影响了负载的正常运行；二是本身有相当大的铁芯损耗。所以，这种传统的零序谐波节能方法基本没有多少用户使用，谐波节能领域基本还是一片空白。如果能有一种专门对付零序谐波的电抗器，就能有效地消除零序谐波特别是三次谐波的严重危害，节约大量电能，这是社会的急需。因此，本专利技术的目的，就是专利技术一种新的零序谐波串联电抗器，使它只对零序谐波有阻抗，对基波呈现零阻抗，从而开创新的可以广泛应用的节能之路——谐波节能。三、
技术实现思路
先说明：所谓电抗器就是一个由铁芯、线圈组成的电气设备，它能对交流电流产生阻抗。按传统电工理论，要滤除某种频率的谐波，就要设计一种LC谐振电路，使其对某频率谐波呈现低阻抗或高阻抗，从而达到滤除该谐波的目的。如果谐波很多，就要有很多不同频率LC谐振电路，成本很高，谐振耗能也很高。通过前面对零序谐波被短路的原因所做的磁路分析，我们总结出一套滤除某相序谐波电压的新方法：要使三相铁芯线圈上正序(基波为正序)、负序、零序中某相序谐波电压为零，只需使某相序谐波电流产生的三相合成磁通为零即可。这是滤波理论的创新，按照这个新理论，要滤除某相序各种不同频率的谐波电压，只需要一个铁芯线圈即可，不但成本很低，而且耗能很少。应用这个理论，专利技术了三相共铁芯零序谐波串联电抗器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型三相零序谐波串联电抗器，包含三相电流线圈La、Lb、Lc与铁芯T，构成一个对正序基波零阻抗、对零序谐波有阻抗的零序谐波串联电抗器，其特征是：三相电流线圈La、Lb、Lc绕在同一个铁芯柱上，每个线圈产生的磁通能够全部穿链其他两个线圈，通过合理的磁路安排和正确的线圈接法，就能使电抗器实现正序基波零阻抗、零序谐波有阻抗。

【技术特征摘要】
1.一种新型三相零序谐波串联电抗器，包含三相电流线圈La、Lb、Lc与铁芯T，构成一个
对正序基波零阻抗、对零序谐波有阻抗的零序谐波串联电抗器，其特征是：三相电流线圈
La、Lb、Lc绕在同一个铁芯柱上，每个线圈产生的磁通能够全部穿链其他两个线圈，通过合
理的磁路安排和正确的线圈接法，就能使电抗器实现正序基波零阻抗、零序谐波有阻抗。
2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈甲标，
申请(专利权)人：陈甲标，
类型：发明
国别省市：广西;45